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故障检查与技术维护 |
康明斯柴油机常见故障产生的原因 |
摘要：引起柴油发电机故障的原因是多方面的。有结构设计和选材不当引起的，有加工制造和装配、调试质量欠佳引起的，也有使用操作不当和维护保养不良引起的。任何故障都可以先从最简单的故障原因查起，这样可以避免对柴油发动机不必要的拆卸，节约了时间和柴油机维修成本。因此，康明斯公司在本文中主要对操作、维护保养及加工制造等方面造成故障的原因予以简单介绍，同时对常见故障现象、诊断方法及预防措施做了进一步分析和说明，希望此类回答对大家有所帮助。
一、柴发机组常见故障现象
柴油发电机组两大主要组件分别是发动机和发电机，成套整机外观结构如图1所示。其中，发动机是柴油发电机组最重要的部分。它是驱动发电机（交流发电机）发电的动力。所配套的交流发电机是柴油发电机组的第二个主要部分，现在大多数交流发电机都是带有旋转励磁系统的无刷类型。若是提到故障问题，通常一般出现在发动机上，发电机只要不是非法操作或恶劣环境下工作，几乎不会出现故障问题。当柴油机出现故障时，会出现故障图标示警，提醒用户及时排除，故障警告标志如图2所示。以下为发动机常见的易发故障现象：
1、烟色异常
柴油机排烟的颜色与正常情况下相比存在差异柴油机在运转过程中出现故障时会出现冒黑烟、 蓝烟、白烟等现象。而在正常运作情况下，柴油机排放的烟应为无色或淡灰色。当柴油机出现黑烟时， 意味着柴油机负荷超重，或者供油不及时，出现过晚等现象。当柴油机在运转过程中出现冒蓝烟现象时， 则意味着柴油机使用时间相对较长，继而开始燃烧机油。因而，当出现这种情况时，要对柴油机进行及时维修。当柴油机在运转过程中出现白烟时，则意味着在燃烧的油料中含有水分，亦或喷油泵偶件出现严重磨损、供油提前角过大等情况。因而，要用肉眼对柴油机尾气排放的颜色进行辨析，并查询到柴油机出现故障的原因。
2、启动故障现象
柴油发电机组在运转过程中会出现一些故障，其中包括柴油机启动故障。柴油发电机柴油启动故障是指柴油机在启动时，倘若曲轴出现转不动或者转动速度很慢时，则意味着柴油发电机组在起动时，转速相对较低。柴油发电机组在启动时，也会出现起动转速虽然正常，但是柴油机不能着火，亦或柴油发电机组在启动时，柴油机虽然产生了着火，但是柴油机却没有正常运转，运转速度不稳定，甚至出现熄火等现象。
3、机油压力过低的现象
柴油发电机组在运转过程中，也会出现机油压力过低等现象。柴油机出现机油压力过低等现象时，将会影响机油泵正常运行。当然，也会使油路出现大量漏油等情况。柴油机出现机油压力过低，也会导致柴油发电机组出现吸油困难，甚至吸不上油等。柴油机出现机油压力过低对集滤器也有一定的影响，会导致集滤器堵塞，从而使柴油发电机组吸不上油。
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图1 带底座油箱柴油发电机组外形图 |
图2 柴油机故障标志显示大全 |
二、柴发机组常见故障原因及危害
1、操作方面的原因
由于违章操作造成的柴油发电机故障，在柴油发电机故障中占有很大比例。这其中有思想上的疏忽，技术上的不熟悉，也有错误的习惯作法。常见的违章操作有以下几个方面：
（1）起动时间过长
启动后未立即释放按钮、关闭开关。采用电起动系统时，柴油发电机一次连续运转不得超过10s，时间过长将因过热而烧坏起动机。有时还会发生柴油机倒拖发电机现象，导致发电机超速运转而损坏。
（2）冷机起动便加大负荷
此时由于油温低、粘度高，只是摩擦面润滑不良，从而导致柴油发电机异常磨损、拉伤等故障。
（3）磨合不充分便高负荷运行
新的或大修后的柴油发电机，特别是现场修复的柴油发电机，更换缸套、活塞或者活塞环等零件后，未经充分磨合，直接带高负荷运行。这样往往造成柴油机零件异常磨损，甚至出现拉缸、活塞卡滞等故障。
（4）机油不足开机
油量不足，造成摩擦副表面供油不足，导致柴油机异常磨损或烧伤。
（5）冷却液不足开机
水量不足，冷却系统易产生气阻，柴油发电机得不到充分冷却，会因柴油机机件过热出现拉缸等事故。
（6）超负荷运转
超负荷状态下柴油机的功率往往低于标定功率，柴油机各部位承受超过正常工作或设计时所允许的热力载荷。柴油发电机长期超负荷作业十分不利，主要因为超负荷工作时，柴油机工作粗暴，排气管冒黑烟，产生大量积炭。同时，柴油机温度升高，润滑条件变差，加剧机油老化和零件磨损。
（7）水温、油温不正常而继续运行
运转中水温过低、过高或油温过低、过高，都会造成柴油机零件磨损加剧。
2、维护保养方面的原因
未按照规定进行维护保养也容易造成故障。常见的故障原因有以下几个方面：
（1）添加或更换机油不及时
这样容易造成及油量不足或机油过脏、恶化变质，使润滑变差，造成柴油机异常磨损、烧瓦等故障。
（2）更换机油滤清器不及时
这样容易造成机油滤清器阻力过大，甚至阻塞，机油从旁通阀通过，使未经滤清的脏污机油流入润滑部位，引起柴油机异常磨损或损伤。如图3所示。
（3）更换柴油油滤清器不及时
这样容易造成柴油滤清器阻力过大，供油不足，引起柴油机功率不足，转速不稳等故障。
（4）更换空气滤清器不及时
这样容易造成空气滤清器阻力过大、空气量不足，引起柴油机功率不足、冒黑烟或排气温度过高等故障。
（5）检查、调整气门间隙不及时
这样容易造成气门间隙过大或过小，引起柴油发电机功率不足、油耗升高、排气温度过高和气门磨损加快等故障。
3、维修中拆装方面的原因
拆装错误也是引起柴油发电机故障的重要原因之一。其中有以下几个方面：
（1）活塞环安装位置不正确
活塞环开口位置未错开，扭曲环上下面倒装等，将引起柴油机窜机油现象和窜气现象。活塞环安装位置示意图如图4所示。
（2）喷油器垫片安装不正确
喷油器中喷油嘴伸出气缸盖底平面高度有严格的尺寸要求，若因垫片漏装或多装而使该尺寸过大或过小，将引起柴油机燃烧恶化、积炭严重、功率不足、冒黑烟、或因漏装垫片造成从喷油器处漏气、烧坏气缸盖等现象。
（3）气缸垫安装不正确
气缸垫选用不当或者漏装，将造成柴油机气缸压力下降、漏气和活塞碰气缸盖等故障。
（4）齿轮啮合不正确
齿轮啮合记号装错，将导致气门碰活塞，供油提前角太大或太小，引起柴油机燃烧恶化、冒黑烟、排气温度升高或者活塞烧损等故障。
（5）螺母安装不正确
紧固连杆螺母、气缸盖螺母时（安装位置示意图如图5所示），力矩不准或紧固顺序不对，将造成柴油机气缸盖密封不严，甚至螺栓断裂等故障。
（6）有关配合间隙超差
当气门杆和导管之间配合间隙（检查方法如图6所示）、活塞和缸套配合间隙、轴和轴承间隙、齿轮啮合间隙等不符合要求时，将造成柴油机异常磨损、拉缸、烧瓦和齿轮损坏等故障。
4、加工制造方面的原因
这方面的原因大部分是材料用错、材料存在内在质量问题和机加工中某些部位不过关造成，加工制造方面的缺陷在装配中很难发现，使用一段时间后才暴露出来，从而造成零件损坏。主要表现在以下几个方面：
（1）质量不符合要求
表现为有的铸件如缸盖、机体等存在着松缩、砂眼和细小裂纹等缺陷，从而使柴油发电机工作一段时间后因这些缺陷出现漏水、漏气、漏油；或表现为铸造精度不高，如水道狭窄，造成柴油发电机工作中水流不畅、热量不易外传，导致气门磨损加剧或气缸盖裂纹。
（2）材质不符合要求
柴油机有些主要零件由于制造过程中材料用错，使用中因强度不足导致零件损坏。
（3）热处理不符合要求
有些柴油机零件热处理过程中未按工艺规程操作，是处理后的零件力学性能不符合要求，出现过硬、过软、强度不足、脆性高等问题。在使用过程中引起；零件变形、裂纹、磨损过度等故障。
（4）机械加工不符合要求
有些柴油机零件的关键部位，由于加工者未能认识其重要性，是这些部位不符合要求，结果造成使用中的故障。如活塞销座和活塞销孔的圆角、曲轴的内圆角、活塞环的尖棱等，加工不符合要求往往导致活塞销座裂纹、曲轴裂纹、活塞环刮油效果差等，再如曲轴的主要主轴颈同轴度、机体主轴承孔的同轴度加工误差，导致曲轴的偏磨，甚至烧瓦。
（5）消除应力不符合要求
有些柴油机零件因消除应力不够，造成使用中变形，丧失原来的加工精度，破坏了正常的配合关系，使柴油发电机发生漏气、漏油、漏水现象。
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图3 机油滤清器堵塞示意图 |
活塞环安装位置图 |
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图5 柴油机缸盖螺母安装示意图 |
图6 柴油机气门杆与导管配合间隙检查 |
三、柴发机组故障诊断方法
1、断油法
和汽油机的单缸断油方法相似、即在柴油机怠速运转的情况下，逐一将其高压油管接头螺母松开（使该缸不喷油），并察听柴油发电机运转的声音有无变化：若没有变化说明这缸原来就不工作；声音变化越明显，说明这缸原来工作得越好。当遇到柴油发电机有异响时，也可以用逐缸断油法察听是哪一缸有“异”响：断油后、异响会明显减弱。
2、感温法
主要用于柴油发电机起动后的最初阶段，用手触摸各缸排气歧管的温度：正常情况下各缸的温度基本相同；若发现某缸排气歧管处的温度明显低于其它缸，说明该缸喷油量小或不喷油、或喷油后没有发火燃烧。在柴油发电机工作一段时间以后，由于排气歧管间传热的关系、这种温差现象就不明显了。这可以将排气歧管拆下、观察缸盖上各缸的排气孔：排气孔干燥的，一般该缸工作较好；若排气孔处有柴油濡湿的现象，说明该缸工作不良或不工作。
3、观察排烟颜色
在柴油发电机起动时，若排气管不冒烟、说明喷油泵不供油；排气管若排白烟，说明柴油发电机过冷，柴油中含有水份或混合气没有发火燃烧；排蓝烟说明烧机油（一般在晴天看得比较清楚）；若排黑烟，说明点火太早、喷油嘴滴油或空气滤清器堵塞造成进气量不足。正常的烟色为淡灰色，在大负荷时为深灰色；柴油发电机刚起动时，由于温度低，排烟较浓，柴油发电机走热后烟色会逐渐减轻至正常。
4、高压油管脉动检查
卡在高压油管上的专用传感器，用测振动的方法可精确检查喷机油压力的变化。在柴油发电机运转过程中，也可以用手捏在高压油管上，凭手感觉高压油管脉动的大小，来判断高压油泵的供油情况。如果某缸供油量少或不供油，则其高压油管的脉动小或没有脉动。
5、听音法
在柴油发电机运转的过程中，用螺丝刀或听诊器触及喷油器体、可以听到柴油发电机正常工作的爆发声为有节奏的“当当”声，且有类似金属敲击的回音。若某处的响声没有节奏且无敲击声，只有不干脆的响声、说明该缸供油量过小或没有及时发火和完全燃烧，甚至没有发火燃烧。若某缸喷油器雾化不良、滴油，则会发现类似“敲缸”。的剧烈敲击声，配合断油法即可确定是哪一缸有故障。在判断柴油机主轴承和连杆轴承异响时，应避开着火敲击声的干扰。因为柴油机的着火敲击声较大，致使主轴承或连杆轴承的响声不易被听清。这时应采取猛踩加速踏板，然后突然收回的方法，趁柴油发电机降速之际查听轴承的故障响声就比较明显。
6、查看高压油泵供油情况
将高压油泵上的高压油管拆下，用起动机带动柴油发电机运转，每个喷油接头都应喷出高度不低于100mm的油柱，否则说明该缸有故障。
四、常见故障预防策略
1、对燃油系统进行严格检查
燃油系统是柴油机的重要组成部分，在柴油机工作过程中，燃油系统工作质量的好坏，直接影响柴油机的工作性能。而燃油系统本身故障的复杂性、多样性，其故障诊断具有一定的难度，对于燃油系统，如何有效诊断燃油供给系故障并提前做好预防措施，在柴油机维修中起着至关重要的作用。为了使柴油发电机组在运输过程中稳定运行，需要对柴油机的燃油质量进行严格检查。可以派遣相关人员专门负责燃油检查工作，其工作内容包括对燃油的质量进行严格把关。如果在检查过程中发现油色浑浊亦或燃油含水过多时，要及时对燃油进行过滤，继而提高燃油的清洁度、纯度和质量。当然，也要检查高压油管是否严格密封，喷油嘴是否完好无损，倘若出现损坏等现象，要及时更换。
2、对马达进行修复更换
在研究柴油机设计原理的前提下，分析其常见故障现象及影响主因，要从实用角度出发，针对其常见故障诊断及维修技术进行深入的研究，找到柴油机常见故障部位和原因，继而提出有效的预防措施，从而避免重大人身设备事故的发生，继而减少不必要的损失。针对启动系统故障导致柴油发电机组启动困难这一问题，要对马达进行更换。当然，也要对蓄电池、启动开关等进行修复更换，从而确保柴油发电机组正常运转。与此同时，也要确保柴油发电机组能够供给充足的气体。因而，对气孔阀也要进行修复。
3、按规范程序进行操作
要想使柴油发电机稳定运行，就需要避免柴油机在运转过程中出现故障，这就要求工作人员在对柴油机进行使用时，应按规范程序进行操作。当然，也要对柴油机零部件进行严格检查，对于破损的零部件，要及时更换，可以对喷油泵、喷油器等进行检查修复，从而使柴油机在运转过程中避免启动困难现象的发生。
4、对于磨损破坏的机油泵要及时更换
一般情况下，机油泵由于长时间运转，难免会出现磨损破坏等现象。机油泵的驱动齿轮会出现与驱动轴无法完全吻合等情况，因而，工作人员要对磨损破坏的机油泵进行及时更换，以免影响柴油发电机组的正常运行，从而降低机油泵给工厂发展带来的巨大损失。
5、要对油路进行定期检查
为了解决油路漏油严重这一问题，要对油路进行定期检查。对油路连接的密封处进行自己检查，是否密封严密。当然，凸轮轴的轮轴套也不可以过松，限压弹簧也不可以太软。这些细节工作要落到实处，唯有如此，才能减免油路泄露事故的发生。
摘要：
柴油发电机组在备用供电系统中占有重要地位，是企业保证作业和生产的重要工具。但是，柴油发电机组在运转过程中难免出现故障，因而，要对柴油发电机组出现的故障进行诊断，并提出切实可行的维修策略，继而确保柴油发动机正常运转。从以上本文的阐述和分析当中可知，深入探究柴油机常见故障诊断与排除对策非常重要，有利于提升柴油发电机故障维修和检测的效率与能力。望此次研究的内容和结果，能够获得相关维修人员的重视与关注，并从中得到一定的帮助，增强柴油机故障维修的质量。
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